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目錄
1 摘要 前言 1
1.1課題背景及發(fā)展趨勢 1
1.2 夾具的基本結構及設計內容 1
2 t零件加工工藝規(guī)程設計 3
2.1零件的分析 3
2.1.1零件的作用 3
2.1.2零件的工藝分析 3
2.2零件加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 4
2.2.1確定毛坯的制造形式 4
2.2.2基面的選擇 4
2.2.3確定工藝路線 4
2.2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5
2.2.5確定切削用量 6
2.3小結 12
3 專用夾具設計 13
3.1粗、精銑120mm槽夾具設計 18
3.1.1定位基準的選擇 18
3.1.2銑削力與夾緊力計算 19
3.1.3夾具體槽形與對刀裝置設計 20
3.1.4夾緊裝置及夾具體設計 22
3.1.5夾具設計及操作的簡要說明 23
3.2鉆三孔夾具設計 23
3.2.1定位基準的選擇 23
3.2.2定位元件的設計 24
3.2.3定位誤差分析 25
3.2.4鉆削力與夾緊力的計算 25
3.2.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 28
3.2.6夾緊裝置的設計 28
3.2.7夾具設計及操作的簡要說明 28
3.3小結 28
4 結束語 29
參考文獻 30
摘要
能通過運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產實習中學到實踐知識，正確的解決一個零件在加工過程中的定位.夾緊以及工藝路線安排.工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量
學會使用圖表資料以及手冊，掌握與本本設計有關的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練運用。因此，它在我們的大學生活中占有重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，為今后參加工作打下一個良好的基礎。由于能力有限，設計當中可能會有不足之處，懇請各位老師給予批評指正。
Abstract：Can through the utilization machine manufacture technology curriculum in elementary theory as well as in the productive practice middle school to the practice knowledge, a correct solution components in processing process localization. Clamp as well as craft route arrangement. Questions and so on craft size determination, guarantee components processing quality The academic society uses the graph data as well as the handbook, grasps designs the related each kind of material with the notebook the name, the source, can achieve the skilled utilization. Therefore, it holds the important status in ours university life. To my own opinion, I hoped that can the work which will be engaged to own future carry on an adaptability training through this curriculum project, will exercise itself to analyze the question, will solve the question ability, will start the work for the present to build a good foundation. Because ability is limited, middle the design will possibly have the deficiency, will request earnestly fellow teachers to give the criticism to point out mistakes.
前言
加工工藝及夾具畢業(yè)設計是對所學專業(yè)知識的一次鞏固，是在進行社會實踐之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是理論聯(lián)系實際的訓練。
機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設計和使用是促進生產發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業(yè)生產的不斷發(fā)展,機床夾具的改進和創(chuàng)造已成為廣大機械工人和技術人員在技術革新中的一項重要任務。
1.1課題背景及發(fā)展趨勢
材料、結構、工藝是產品設計的物質技術基礎，一方面，技術制約著設計；另一方面，技術也推動著設計。從設計美學的觀點看，技術不僅僅是物質基礎還具有其本身的“功能”作用，只要善于應用材料的特性，予以相應的結構形式和適當的加工工藝，就能夠創(chuàng)造出實用，美觀，經濟的產品，即在產品中發(fā)揮技術潛在的“功能”。
技術是產品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料，新工藝的出現，必然給產品帶來新的結構，新的形態(tài)和新的造型風格。材料，加工工藝，結構，產品形象有機地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。
工業(yè)的迅速發(fā)展，對產品的品種和生產率提出了愈來愈高的要求，使多品種，對中小批生產作為機械生產的主流，為了適應機械生產的這種發(fā)展趨勢，必然對
機床夾具提出更高的要求。
1.2 夾具的基本結構及夾具設計的內容
按在夾具中的作用,地位結構特點,組成夾具的元件可以劃分為以下幾類:
(1)定位元件及定位裝置；
(2)夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機構)；
(3)夾具體；
(4)對刀,引導元件及裝置(包括刀具導向元件,對刀裝置及靠模裝置等)；
(5)動力裝置；
(6)分度,對定裝置；
(7)其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機床相連接用的緊固螺釘,銷釘,鍵和各種手柄等)；
每個夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動夾具就沒有動力裝置,一般的車床夾具不一定有刀具導向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設有其它裝置及機構,例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置。
專用夾具的設計主要是對以下幾項內容進行設計：（1）定位裝置的設計；（2）夾緊裝置的設計；（3）對刀-引導裝置的設計；（4）夾具體的設計；（5）其他元件及裝置的設計。
29
2 內壓桿加工工藝規(guī)程設計
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
題目給出的零件是內壓稈，它的主要的作用是用來支承、固定的。
2.1.2零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，減震性能良好。內壓稈需要加工表面以及加工表面的位置要求。現分析如下：
（1）主要加工面：
1）銑上下平面保證尺寸750mm，平行度誤差為0.03
2）銑側面保證尺寸320與280與下平面的平行度誤差為0.02
3）鉆側平面各孔至所要求尺寸，并保證各位誤差要求
4）鉆底平面螺紋孔
5）鉆孔攻絲底平面各孔
（2）主要基準面：
1）以下平面為基準的加工表面
這一組加工表面包括：內壓稈側表面各孔、側平面各孔及螺紋孔,及120mm槽
2）以上平面為基準的加工表面
這一組加工表面包括：主要是內壓稈上表面燕尾槽
2.2內壓桿加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施
2.2.1確定毛坯的制造形式
根據零件材料確定毛坯為鑄件，根據其結構形狀、尺寸大小和材料性能毛坯的鑄造方法選用----低壓鑄造毛坯公差等級---IT8級球墨鑄鐵：在鐵水（球墨生鐵）澆注前加一定量的球化劑（硅，鎂）使鑄鐵中石墨球化，由于碳以球狀存在于鑄件基體中，改善其對基體的割裂作用，球墨鑄鐵的抗拉強度，屈服強度，塑性，沖擊韌性大大提高，并且有耐磨，減震。工藝性能好，成本低等優(yōu)點因為零件要求無砂眼，所以在毛坯鑄造時要注意氣孔的產生氣孔原因：
1．空氣夾雜在熔湯中
2．氣體的來源：熔解時、在料管中、在模具中、離型劑
改善方法：
1．適當的慢速
2．檢查流道轉彎是否圓滑，截面積是否漸減
3．檢查逃氣道面積是否夠大，是否有被阻塞，位置是否位於最后充填的地方
4．檢查離型劑是否噴太多，模溫是否太低
5．使用真空．
零件的材料HT200。由于年產量為4000件，達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸較大，鑄造表面質量的要求高，故可采用鑄造質量穩(wěn)定的，適合大批生產的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產率。
2.2.2基面的選擇
（1）粗基準的選擇 對于本零件而言，按照互為基準的選擇原則，選擇本零件的下表面作為加工的粗基準，可用裝夾對肩臺進行加緊，利用底面定位塊支承和底面作為主要定位基準，以限制z、z、y、y、五個自由度。再以一面定位消除x、向自由度，達到定位,目的。
（2）精基準的選擇 主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用已加工結束的上、下平面作為精基準。
2.2.3確定工藝路線
制定工藝路線主要是確定加工方法和劃分加工階段。
(1)選擇加工方法應以零件加工表面的技術條件為依據，主要是加工面的尺寸精度、形狀精度、表面粗糙度，并綜合考慮各個方面工藝因素的影響。一般是根據主要表面的技術條件先確定終加工方法，接著再確定一系列準備工序的加工方法，然后再確定其他次要表面的加工方法。
(2)在各表面加工方法選定以后，就需進一步考慮這些加工方法在工藝路線中的大致順序，以定位基準面的加工為主線，妥善安排熱處理工序及其他輔助工序。
(3)排加工路線圖表。
當生產批量不同時零件的工藝路線也會有較大的差別，先在列出零件大量生產時的工藝路線。見附表.
表2.1工藝路線方案一
工序1
鉆底平面16-M14孔, 2-M16孔,
工序2
鉆鉸側平面φ130, φ80, φ100孔
工序3
鉆側平面2-M20孔
工序4
粗,精銑下底面燕尾槽
工序5
粗,精銑上平面槽寬120H9
工序6
調質處理HB240-270
工序7
粗精銑上平面
工序8
粗精銑下平面
工序9
粗精銑寬度為320mm的側面
工序10
鉗工，尖角處倒角為2χ45·
工序11
檢驗,超聲探傷檢查
工序12
入庫
表2.2工藝路線方案二
工序1
粗精銑上平面
工序2
粗精銑下平面
工序3
粗精銑寬度為320mm的側面
工序4
粗,精銑下底面燕尾槽
工序5
粗,精銑上平面槽寬120H9
工序6
調質處理HB240-270
工序7
鉆底平面16-M14孔, 2-M16孔,
工序8
鉆鉸側平面φ130, φ80, φ100孔
工序9
鉆側平面2-M20孔
工序10
鉗工，尖角處倒角為2χ45·
工序11
檢驗,超聲探傷檢查
工序12
入庫
工藝路線的比較與分析：
第二條工藝路線不同于第一條是將銑平面工序， 放到后面。加工完上下平面現加工各孔及槽的,其它的先后順序均沒變化。通過分析發(fā)現這樣的變動提高了生產效率。而且對于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的幫助。
采用互為基準的原則，先加工上、下兩平面，然后以下、下平面為精基準再加工兩平面上的各孔，這樣便保證了，上、下兩平面的平行度要求同時為加兩平面上各孔保證了垂直度要求。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第一條工藝路線，不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定了鉆出來的孔的軸線與軸的軸線是非平行這個問題。所以發(fā)現第一條工藝路線并不可行。如果選取第二條工藝方案，先鏜上、下平面各孔，然后以這些已加工的孔為精基準.
從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現第二個方案比較合理。所以我決定以第二個方案進行生產。具體的工藝過程見工藝卡片所示。
2.2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
內壓桿的材料是HT200，生產類型為大批生產。由于毛坯用采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如下：
由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加工余量，實際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。
由于本設計規(guī)定零件為大批量生產，應該采用調整法加工，因此計算最大與最小余量時應按調整法加工方式予以確定。
1）加工內壓桿的上下平面，根據參考文獻[8]表4-35和表4-37考慮3mm，粗加工2mm到金屬模鑄造的質量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，
2）加工寬度為320mm的側面時，用銑削的方法加工兩側面。由于側面的加工表面有粗糙度的要求，而銑削的精度可以滿足，故采取分二次的銑削的方式，粗銑削的深度是2mm，精銑削的深度是1mm
3）銑120mm槽時，由于粗糙度要求，因此考慮加工余量2.5mm?？梢淮未旨庸?mm，一次精加工0.5就可達到要求。
6）加工16－M14底孔，根據參考文獻[8]表4-23考慮加工余量1.5mm?？梢淮毋@削加工余量6.2mm，一次攻螺紋0.75就可達到要求。
7）加工2－M16底孔時，根據參考文獻[8]表4-23考慮加工余量1.2mm。可一次鉆削加工余量7.25mm，一次攻螺紋0.75mm就可達到要求。
8）加工側平面各小孔，粗加工2mm到金屬模鑄造的質量和表面粗糙度要求，精加工1mm，可達到要求。
2.2.5確定切削用量
工序：粗、精銑內壓桿下平面
（1）粗銑下平面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床：X52K立式銑床。
查參考文獻[7]表30—34
刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻[7]表30—34，取。
機床主軸轉速： 式（2.1）
式中 V—銑削速度；
d—刀具直徑。
由式2.1機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1-74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據參考文獻[7]表2.4-81,
（2）精銑下平面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床： X52K立式銑床。
參考文獻[7]表30—31
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數12，此為細齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1mm
銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[7]表30—31，取
銑削速度：參照參考文獻[7]表30—31，取
機床主軸轉速，由式（2.1）有：
按照參考文獻[7]表3.1-31
實際銑削速度：
進給量，由式（1.3）有：
工作臺每分進給量：
粗銑的切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
根據參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
精銑的切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
根據參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
銑下平面的總工時為：t=+++=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min
工序：加工上平面，各切削用量與加工上平面相近，因此省略不算，參照工序1執(zhí)行。
工序：粗精銑寬度為320mm的側面：
（1）粗銑寬度為320mm的側面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床：X52K立式銑床。
查參考文獻[7]表30—34
刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻[7]表30—34，取。
由式2.1得機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1-74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據參考文獻[7]表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
式（2.2）
刀具切出長度：取
走刀次數為1
（2）精銑寬度為320mm的側平面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床： X52K立式銑床。
由參考文獻[7]表30—31
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數12，此為細齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1mm
銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[7]表30—31，取
銑削速度：參照參考文獻[7]表30—31，取
機床主軸轉速，由式（2.1）有：
按照參考文獻[3]表3.1-31
實際銑削速度：
進給量，由式（2.3）有：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數為1
根據參考文獻[9：=249/(37.5×3)=2.21min。
根據參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
精銑寬度為20mm的下平臺
根據參考文獻[9]切削工時：=249/(37.5×3)=2.21min
根據參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
粗精銑寬度為30mm的下平臺的總工時：
t=+++=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min
工序：鉆下平在16-M14
工件材料為HT200鐵，孔的直徑為14mm。加工機床為Z3040搖臂鉆床，加工工序為鉆孔至Φ12.5，選用Φ12.5的麻花鉆頭。攻M14螺紋，選用M14細柄機用絲錐攻螺紋。
進給量：根據參考文獻[5]表2.4-39，取
切削速度：參照參考文獻[5]表2.4-41，取
由式（2.1）機床主軸轉速：
，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
攻M14×1.5的螺紋
機床：Z3040搖臂鉆床
刀具：細柄機用絲錐（）
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照參考文獻[5]表2.4-105，取
由式（2.1）機床主軸轉速：
，取
絲錐回轉轉速：取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
機動時間：
根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
攻M14螺紋
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
機動時間：
根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
總工時為：t=2++=3.75min
工序7：加工2－M16底孔
工件材料為HT200鐵，孔的直徑為16mm。加工機床為Z3040搖臂鉆床，加工工序為鉆孔至Φ14.5，選用Φ14.5的麻花鉆頭。攻M16螺紋，選用M16細柄機用絲錐攻螺紋。
進給量：根據參考文獻[5]表2.4-39，取
切削速度：參照參考文獻[5]表2.4-41，取
由式（2.1）機床主軸轉速：
，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
攻M16×1.5的螺紋
機床：Z3040搖臂鉆床
刀具：細柄機用絲錐（）
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照參考文獻[5]表2.4-105，取
由式（2.1）機床主軸轉速：
，取
絲錐回轉轉速：取
實際切削速度：
攻M16螺紋的工時
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
機動時間：
根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
工序：鉆鉸直徑130孔
工件材料為HT200鐵，孔的直徑為130mm，表面粗糙度。加工機床為Z3040搖臂鉆床，加工工序為鉆鉸，加工刀具為：直柄麻花鉆,鉸刀
1）確定切削用量
確定進給量 根據參考文獻[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z3040搖臂鉆床說明書，取。
根據參考文獻[7]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據參考文獻[7]表28-9，允許的進給量。
由于所選進給量遠小于及，故所選可用。
確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 根據表28-15，由插入法得：
，
，
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。
由參考文獻[7]表28-3，，，故
查Z3040機床說明書，取。實際切削速度為
由參考文獻[7]表28-5，，故
校驗機床功率 切削功率為
機床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應地
，，
鉸直徑130孔
切削深度：
進給量：根據《機械加工工藝手冊》[1]表2.4-58，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》[1]表2.4-60，取
機床主軸轉速：
機床主軸轉速，代入（式3.1）得：
，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
（式3.6）
式中： ———— 鉆孔的孔徑
———— 鉸刀的主偏角
———— 擴，較前孔的直徑
經查手冊得：=17.85mm，則代入（式3.6）得：
刀具切出長度：
走刀次數為1
機動時間：
定位孔加工機動時間：
本工序機動時間。
2.3小結
機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。對加工工藝規(guī)程的設計，可以了解了加工工藝對生產、工藝水平有著極其重要的影響。生產規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現。
3 專用夾具設計
一、對專用夾具的基本要求
1.保證工件的加工精度
專用夾具應有合理的定位方案，標注合適的尺寸、公差和技術要求，并進行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。
2.提高生產效率
應根據工件生產批量的大小設計不同復雜程度的高效夾具，以縮短輔助時間，提高生產效率。
3.工藝性好
專用夾具的結構應簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修。
專用夾具的制造屬于單件生產。當最終精度由調整或修配保證時，夾具上應設置調整或修配結構，如設置適當的調整間隙，采用可修磨的墊片等。
4.使用性好
專用夾具的操作應簡便、省力、安全可靠，排屑應方便，必要時可設置排屑結構。
5.經濟性好
除考慮專用夾具本身結構簡單、標準化程度高、成本低廉外。還應根據生產綱領對夾具方案進行必要的經濟分析，以提高夾具在生產中的經濟效益。
二、專用夾具設計步驟
1.明確設計任務與收集設計資料
夾具設計的第一步是在已知生產綱領的前提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設計任務書，對工件進行工藝分析。其內容主要是了解工件的結構特點、材料；確定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準和夾緊表面及所用的機床、刀具、量具等。
其次是根據設計任務收集有關資料，如機床的技術參數，夾具零部件的國家標準、部頒標準和廠訂標準，各類夾具圖冊、夾具設計手冊等，還可收集一些同類夾具的設計圖樣，并了解該廠的工裝制造水平，以供參考。
2.擬訂夾具結構方案與繪制夾具草圖
1） 確定工件的定位方案，設計定位裝置。
2） 確定工件的夾緊方案，設計夾緊裝置。
3） 確定對刀或導向方案，設計對刀或導向裝置。
4） 確定夾具與機床的連接方式，設計連接元件及安裝基面。
5） 確定和設計其它裝置及元件的結構形式。如分度裝置、預定位裝置
及吊裝元件等。
6） 確定夾具體的結構形式及夾具在機床上的安裝方式。
7） 繪制夾具草圖，并標注尺寸、公差及技術要求。
1. 進行必要的分析計算
工件的加工精度較高時，應進行工件加工精度分析。有動力裝置的夾具，需計算夾緊力。當有幾種夾具方案時，可進行經濟分析，選用經濟效益較高的方案。
3.審查方案與改進設計
夾具草圖畫出后，應征求有關人員的意見，并送有關部門審查，然后根據根據他們的意見對夾具方案作進一步修改。
4.繪制夾具裝配總圖
夾具的總裝配圖應按國家制圖標準繪制。繪圖比例盡量采用1：1。主視圖按夾具面對操作者的方向繪制。總圖應把夾具的工作原理、個種裝置的結構及其相互關系表達清楚。
夾具總圖繪制次序如下：
1） 用雙點劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個視圖的合適位置上。在總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面夾具上的線條。
2） 依次繪出定位裝置、夾緊裝置、對刀或導向裝置、其它裝置、夾具體及連接元件和安裝基面。
3） 標注必要的尺寸、公差和技術要求。
4） 編制夾具明細表及標題欄。
完整的夾具裝配總圖的參閱“夾具圖冊”中的圖。
5.繪制夾具零件圖
夾具中的非標準零件均要畫零件圖，并按夾具總圖的要求，確定零件的尺寸、公差及技術要求。
為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度。在加工內壓桿零件時，需要設計專用夾具。
根據任務要求中的設計內容，需要設計加工銑上平面120mm槽夾具、內壓桿鉆側平面孔夾具各一套。其中采用X62W銑床，硬質合金端銑刀YG8對銑上平面進行加工。鉆三孔夾具采用搖臂鉆床，先用麻花鉆鉆孔。
3.2粗、精銑內壓桿上平面夾具設計
本夾具主要用來粗、精銑內壓桿上平面120mm槽。由于加工本道工序的工序簡圖可知。粗、精銑內壓桿上平面槽時，粗糙度要求，內壓桿上平面與下平面有平行度要求,并與工藝孔軸線分別垂直度的要求，本道工序是對內壓桿上平面120mm進行粗精加工。因此在本道工序加工時，主要應考慮提高勞動生產率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質量。
圖3.5夾具裝配圖
3.2.1定位基準的選擇
由零件圖可知工藝孔的軸線所在平面有垂直度的要求，從定位和夾緊的角度來看，本工序中，定位基準是下平面，設計基準也是要求保證上、下兩平面的平行度要求，定位基準與設計基準重合，不需要重新計算上下平面的平行度，便可保證平行度的要求。在本工序只需保證下平面放平就行，保證下平面與兩定位板正確貼合就行了。
為了提高加工效率，現決定用兩把銑刀內壓桿的上平面同時進行粗精銑加工。同時進行采用手動夾緊。
3.2.2銑削力與夾緊力計算
本夾具是在銑床上使用的，用于定位螺釘的不但起到定位用，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產生振動，必須對“17”六角螺母和”11”螺母螺釘施加一定的夾緊力。由計算公式
Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2) 式（3.2）
Fj－沿螺旋軸線作用的夾緊力
Fs－作用在六角螺母
L－作用力的力臂(mm)
d0－螺紋中徑(mm)
α－螺紋升角(゜)
ψ1－螺紋副的當量摩擦(゜)
ψ2－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角(゜)
r’－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當量摩擦半徑(゜)
根據參考文獻[6]其回歸方程為
Fj＝ktTs
其中Fj－螺栓夾緊力(N)；
kt－力矩系數(cm－1)
Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)；
Fj =5×2000=10000N
3.2.5夾具體槽形與對刀裝置設計
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺U形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據參考文獻[11]定向鍵的結構如圖3.7所示。
圖3.7 定向鍵
根據參考文獻[11]夾具U型槽的結構如圖3.8所示。
圖3.8 U型槽
主要結構尺寸參數如下表3.5所示。
表3.5 U型槽的結構尺寸
螺栓直徑
12
14
30
20
對刀裝置由對刀塊來實現，用來確定刀具與夾具的相對位置。
由于本道工序是完成內壓桿上平面尺寸為120mm槽的粗、精銑加工，所以選用直角對刀塊。根據GB2243—80直角對到刀塊的結構和尺寸如圖3.9所示。
圖3.9 直角對刀塊
塞尺選用平塞尺，其結構如圖3.10所示。
圖3.10 平塞尺
塞尺尺寸如表3.6所示。
表3.6 平塞尺結構尺寸
公稱尺寸H
允差d
C
3
-0.006
0.25
3.2.6夾緊裝置及夾具體設計
夾緊裝置采用移動的壓板來夾緊工件，采用的移動壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。
移動壓板的結構如圖3.11所示。
圖3.11 移動壓板
主要結構尺寸參數如表3.7所示。
表3.7 移動壓板結構尺寸
97
30
11
36
40
8
16
4
1.5
12
夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構夾具裝配圖ZJX-02所示。
3.2.7夾具設計及操作的簡要說明
本夾具用于在立式銑床上加工內壓桿上平面槽，工件以與此相平行的下平面為及其側面和水平面底為定位基準，在墊板、定位板上實現完全定位。采用轉動壓板夾緊工件。當加工完一邊，可松開螺釘、螺母、支承釘來加工另一邊。如夾具裝配圖所示。
3.3鉆三孔夾具設計
3.3.1定位基準的選擇
在加工孔工序時，內壓桿上、下兩平面及工藝孔已經加工到要求
尺寸。因此選用上平面及與其垂直的任意孔上表面加作為定位基準。符合典型的一面兩銷定位原理，一共限制了工件的6個自由度，符合六點定位法則。工件以一面兩銷定位時，夾具上的定位元件是..
圖3.12 夾具裝配圖
3.3.2定位元件的設計
本工序選用的定位基準為墊板定位，所以相應的夾具上的定位元件應是墊板與靠山。因此進行定位元件的設計主要是對墊板與靠山進行設計
根據參考文獻[11]，可查得短圓柱銷的結構和尺寸如圖。
3.3.3定位誤差分析
機械加工過程中，產生加工誤差的因素有很多。在這些因素中，有一項因素于機床夾具有關。使用夾具時，加工表面的位置誤差與夾具在機床上的對定及工件在夾具中的定位密切相關。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中各項加工誤差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。
本夾具選用的定位元件為兩面定位。其定位誤差主要為：
由公式e=(H/2+h+b)×△max/H
△max=(0.052+0.022+0.0292)1/2
=0.06mm
e=0.06×30/32=0.05625
可見這種定位方案是可行的。
3.3.4鉆削力與夾緊力的計算
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、攻螺紋加工，而鉆削力遠遠大于攻螺紋切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由參考文獻[9]得：
鉆削力
鉆削力矩
式中：
本套夾具采用活動墊板夾緊，活動墊板主要靠上下旋動墊板上的螺母來實現夾緊。根據參考文獻[11]可知該機構屬于單個螺旋夾緊。
由式（3.1）根據參考文獻[11]表1-2-20到表1-2-23可查得
3.3.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計
孔的加工需鉆切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據工藝要求：孔鉆完成加工。鉆、加工刀具分別為：鉆孔——Φ130, Φ100,Φ80標準高速鋼麻花鉆，根據參考文獻[11]表2-1-47可查得鉆套孔徑結構如圖3.14所示。
圖3.14 快換鉆套
鉆孔鉆套結構參數如表3.9所示。
表3.9
d
H
D
公稱尺寸
允差
100
127
124
+0.018
+0.007
22
18
10
4
7
7
16
50°
根據參考文獻[11]表2-1-58可得襯套選用固定襯套其結構如圖3.15所示。
圖3.15 固定襯套
其結構參數如表3.10所示。
表3.10
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
124
+0.034
+0.016
112
18
+0.023
+0.012
0.5
2
根據參考文獻[11]夾具U型槽的結構如圖3.16所示。
圖3.16 U型槽
主要結構尺寸參數如表3.11所示。
表3.11
螺栓直徑
80
14
30
20
3.3.6夾緊裝置的設計
夾緊裝置采用活動的墊板來夾緊工件，采用的活動墊板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后向下退后一定距離把工件取出。主要用的螺旋夾緊原理。
3.3.7夾具設計及操作的簡要說明
本套夾具用于加工三孔。定位采用定位板定位方案。內壓桿側平面及其底平面來實現完全定位。主要考慮工件便于取出夾緊裝置采用活動壓頭夾緊。工件加工完成后，移動螺旋夾柱向后退一定距離，工件就可以很方便的取出。工件裝夾時，先將工件放到墊板與靠山處，然后將移動螺旋壓柱左移，壓緊工件，將螺栓擰緊就可以進行加工了。加工完成以后將移動壓板退出一定距離，就可以把工件直接取出。如夾具裝配圖上圖所示。
3.4小結
對專用夾具的設計，可以了解機床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的給以性能。本夾具設計可以反應夾具設計時應注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結構的剛度和強度、結構工藝性等問題。
結束語
通過近兩個月的畢業(yè)設計，使我們充分的掌握了一般的設計方法和步驟，不僅是對所學知識的一個鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時也提高了自己運用理論知識解決實際問題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了液壓設計的整個過程。
在整個設計過程中，我本著實事求是的原則，抱著科學、嚴謹的態(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網上搜索一些相關的資料和相關產品信息。這一次設計是大學四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設計，也是最難的一次。在設計的時候不停的計算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有xxx老師的指導和幫助，才能夠在設計中少走了一些彎路，順利的完成了設計。
本設計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如下：
（1）缺乏實際工廠經驗，對一些參數和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。
（2）與夾具相關的刀具和量具的了解還不太清楚。
（3）系統(tǒng)的設計不太完善，在與計算機配合進行精確的數據采集和控制上還有一些不足。
（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。
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